DE3246540A1 - PUSH-NOZZLE ARRANGEMENT FOR ADJUSTING THE PUSH-NOZZLE CROSS-SECTION OF RECOMBUSED POWER PLANTS FOR AIRCRAFT - Google Patents
PUSH-NOZZLE ARRANGEMENT FOR ADJUSTING THE PUSH-NOZZLE CROSS-SECTION OF RECOMBUSED POWER PLANTS FOR AIRCRAFTInfo
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Description
Schubdüsenanordnung zum Verstellen des Schubdüsenquerschnitts von Rückstoßtriebwerken für Flugkörper Thruster assembly for adjusting the thrust nozzle cross-section of thrust engines for missiles
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubdüsenanordnung zum Verstellen des Schubdüsenquerschnitts von Rückstoßtriebwerken für Flugkörper, insbesondere zum Vermindern des während des Startbetriebes größeren Schubdüsenquerschnitts in einen kleineren Schubdüsenquerschnitt für den Marschbetrieb.The invention relates to a thrust nozzle arrangement for adjusting the thrust nozzle cross section of thrust engines for missiles, in particular to reduce the larger thrust nozzle cross-section during take-off operation into one smaller thrust nozzle cross-section for marching operations.
Die in Flugkörpern zu deren Vortrieb installierten Raketentriebwerke dienen vielfach gleichzeitig als Start- und Marschtriebwerke mit einer in ihrer Geometrie nicht verstellbaren Schubdüse. Hierbei ergeben sich mit Rücksicht auf den während der Startphase, im Gegensatz zum Marschflug, wesentlich größeren Massendurchsatz von Schubgasen gewisse Nachteile insofern, als die gleichbleibende Düsengeometrie nur einen Kompromiß zwischen der Auslegung für die Startphase und der Auslegung für den Marschflug darstellen kann, wodurch für beide Phasen, oder zumindest für eine Phase/ nicht zu vermeidende Schubverluste bzw. Wirkungsgradeinbußen hingenommen werden müssen. Mit dieser Anordnung können Schubverhältnisse zwischen dem Start- und dem Marschbetrieb von max. 4:1 erreicht werden. Es werden jedoch öfters größere Schubverhältnisse zwischen den beiden vorgenannten Betriebsbereichen gefordert.The rocket engines installed in missiles to propel them often serve simultaneously as take-off and cruise engines with a non-adjustable geometry Thrust nozzle. With regard to the during the take-off phase, in contrast to the cruising flight, this results in much larger ones Mass flow rate of thrust gases has certain disadvantages insofar as the constant nozzle geometry is only a compromise between the design for the take-off phase and the design for the cruise flight, whereby for both phases, or at least for one phase / unavoidable thrust losses or efficiency losses must be accepted. With With this arrangement, thrust ratios between take-off and march operation of a maximum of 4: 1 can be achieved. It will however, greater thrust ratios are often required between the two aforementioned operating ranges.
Um diesen Mangel zu vermeiden, ist es, wie z.B. die DE-OS 21 30 422 offenbart, bekannt, die Schubdüse in ihrer Geometrie veränderlich zu gestalten. Dabei wird während der Startphase mit einem größeren Düsenhaisquerschnitt gearbeitet, während beim Marschflug mit Hilfe einer axial einschiebbaren Zusatzdüse mit einem entsprechend verkleinerten Düsenhaisquerschnitt gefahren wird. Der mit dieser kombinierten Düsenkonstruktion erreichte Funktionsvorteil einerseits muß jedoch andererseitsIn order to avoid this deficiency, it is known, as disclosed, for example, in DE-OS 21 30 422, the geometry of the thrust nozzle to be changeable. A larger nozzle shark cross-section is used during the start phase, while during the Cruising flight with the help of an axially retractable additional nozzle with a correspondingly reduced nozzle shark cross-section will. The functional advantage achieved with this combined nozzle construction, on the one hand, must, however, on the other hand
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neben einem erheblichen Bauaufwand und Baugewicht mit Strömungsverlusten durch die in der Strömung befindliche, noch dazu hohen thermischen Belastungen ausgesetzte Reduzierdüse und mit einer verlängerten Schubdüsenbauweise bezahlt werden.in addition to a considerable construction effort and weight with flow losses due to the In addition, reducing nozzle exposed to high thermal loads and with an extended thrust nozzle design get paid.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und eine Schubdüsenanordnung mit Verstelleigenschaften zu schaffen, die eine kurze Bauweise mit sich bringt und bei der die nachfolgend zum Einsatz kommenden Schubdüsen bzw. die .Marschdüsen während der Startphase thermisch geschützt bleiben, so daß ein exaktes Funktionieren der Umschaltung und ein einwandfreies Arbeiten während der zweiten Einsatzphase bzw. Marschphase gewährleistet ist.It is the object of the invention to avoid the disadvantages of the known designs and to provide a thrust nozzle arrangement To create adjustment properties that a short construction brings with it and in which the following is used coming thrust nozzles or the .Marschdüsen remain thermally protected during the start phase, so that an exact functioning the switchover and perfect work is guaranteed during the second deployment phase or marching phase.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schubdüsenanordnung, die gekennzeichnet ist durch eine gerade Anzahl, insbesondere zwei, von jeweils im Querschnitt größeren Schubdüsen und eine: gerade: Anzahl, ebenfalls insbesondere zwei, von im Querschnitt jeweils kleineren Schubdüsen, die in Umfangsrichtung im gleichen Teilungsabstand hintereinander liegen, abwechselnd jeweils eine kleinere Schubdüse und eine größere Schubdüse, wobei entweder die Gruppe mit den kleineren oder die Gruppe mit den größeren Schubdüsen für den Gasdurchtritt geschaltet bzw. freigegeben ist.This task is solved by a thrust nozzle arrangement, which is characterized by an even number, in particular two, of each larger cross-section thrust nozzles and one: even: number, also in particular two, of thrust nozzles with smaller cross-sections in the circumferential direction lie one behind the other at the same pitch, alternating a smaller nozzle and a larger one Thrust nozzle, whereby either the group with the smaller or the group with the larger thrust nozzles for the gas passage is switched or enabled.
In Ausgestaltung der Erfindung weist die Schubdüsenanordnung bei Verwendung von konvergent-divergenten Uberschallschubdüsen eine in bezug auf die einzelnen Schubdüsen konzentrische,In an embodiment of the invention, the thrust nozzle arrangement has the use of convergent-divergent supersonic thrust nozzles one concentric with respect to the individual thrust nozzles,
drehbare Schaltscheibe auf, in der die kleineren Schubdüsen ganz und die Schubdüsenhaisbereiche der größeren Schubdüsen vorgesehen sind. Ferner weist die vorgeschlagene Schubdüsenanordnung dabei eine gehäusefeste vordere Schubdüsenwand mit vorderen konvergenten Schubdüsenbereichen und eine gehäusefeste hintere Schubdüsenquerwand mit hinteren divergenten Schubdüsenbereichen für die größeren Schubdüsenrotatable switching disc on, in which the smaller thrust nozzles and the thrust nozzle shark areas of the larger thrusters are provided. Furthermore, the proposed thrust nozzle arrangement has a front thrust nozzle wall fixed to the housing with front convergent thrust nozzle areas and a rear thrust nozzle transverse wall fixed to the housing with rear divergent thrust nozzle areas for the larger thrusters
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auf, wobei in Schaltstellung "größere Schubdüsen" die Schubdüsenhaisbereiche der Schaltscheibe mit den vorderen konvergenten Schubdüsenbereichen und den hinteren divergenten Schubdüsenbereichen korrespondieren, während dabei die kleineren Schubdüsen in Durchströmrichtung durch die vordere Gehäusequerwand gesperrt sind, und in Schaltstellung "kleinere Schubdüsen", die durch Schwenken der Schaltscheibe um 90° in Umfangsrichtung erreicht wird, die in der Schaltscheibe vorgesehenen kleineren Schubdüsen mit den vorderen konvergenten Schubdüsenbereichen und den hinteren divergenten Schubdüsenbereichen korrespondieren, während dabei die größeren Schubdüsen in Durchströmrichtung mittels der Schaltscheibe gesperrt sind.on, whereby in the switch position "larger thrust nozzles" the thrust nozzle shark areas of the switching disk with the front ones convergent nozzle areas and the rear divergent nozzle areas correspond while doing the smaller thrust nozzles are blocked in the direction of flow through the front housing transverse wall, and in the switch position "smaller thrust nozzles", which is achieved by pivoting the switching disk by 90 ° in the circumferential direction, which is shown in the Switching disk provided smaller thrusters with the front convergent thrust nozzle areas and the rear divergent thrust nozzle areas correspond, while the larger thrust nozzles in the flow direction by means of the switching disk are locked.
Ferner ist die erfindungsgemäße Schubdüsenanordnung mit einer Verstellvorrichtung ausgerüstet, die aus einem in der Schaltscheibe vorgesehenen Ringzylinder mit einer Länge, die dem Umschaltweg der Schaltscheibe entspricht, und aus einem unbeweglich angeordneten, im Ringzylinder befindlichen Stellkolben besteht.Furthermore, the thrust nozzle assembly according to the invention is with equipped with an adjusting device, which consists of a ring cylinder provided in the indexing disc with a length that corresponds to the switching path of the switching disk, and from an immovably arranged actuating piston located in the ring cylinder consists.
Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale, sind in den Unteransprüchen enthalten.Further features defining the invention are contained in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Schubdüsenanordnung, die sich durch eine kurze Bauweise auszeichnet, ermöglicht düsenmäßig eine exakt funktionierende Umschaltung und Anpassung an beide Betriebsphasen.The thrust nozzle arrangement according to the invention, which is characterized by a short construction, enables a nozzle-like Exactly functioning switchover and adaptation to both operating phases.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen die In the drawing, an embodiment according to the invention is shown. It show the
Fig. 1 und 2 eine Anordnung konvergent-divergenter über-Fig. 1 and 2 an arrangement of convergent-divergent super-
schallschubdüsen mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten größeren Schubdüsen und mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten kleineren Schubdüsen, wobei beidesound thrusters with two diametrically opposed larger thrust nozzles and with two diametrically opposed smaller thrusters, both of which
Schubdüsengruppen in Umfangsrichtung um 90° zueinander versetzt sind und dabei die Fig. 1 einen Längsschnitt durch die beiden größeren Schubdüsen und die Fig. 2 einen Längsschnitt durch die beiden kleineren Schubdüsen darstellt,Thrust nozzle groups are offset from one another by 90 ° in the circumferential direction and FIG. 1 shows a Longitudinal section through the two larger thrust nozzles and FIG. 2 shows a longitudinal section through the two represents smaller thrusters,
Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie III-III gemäß Fig. 1 undFig. 3 shows a longitudinal section along the line III-III according to Fig. 1 and
Fig. 4 einen um 90° abgewinkelten Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 3.FIG. 4 shows a section angled by 90 ° along the line IV-IV according to FIG. 3.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, weist die Schubdüsenanordnung zwei Schubdüsengruppen auf, eine Schubdüsengruppe mit größeren Schubdüsen 1 und 2, die in einer Längsebene A liegen, und eine Schubdüsengruppe mit kleineren SchubdüsenAs can be seen from the drawing, the nozzle assembly has two nozzle groups, a nozzle group with larger thrust nozzles 1 and 2, which lie in a longitudinal plane A, and a thrust nozzle group with smaller thrusters
3 und 4, die in einer Längsebene B angeordnet sind, die rechtwinkelig zur erstgenannten Längsebene A verläuft. Hauptbauteile der Schubdüsenanordnung sind ferner eine drehbar gelagerte Schaltscheibe 5, eine vordere gehäusefeste Schubdüsenquerwand 6 mit einer Wärmeschutzverkleidung 6a und eine hintere gehäusefeste Schubdüsenquerwand 7. In der Schaltscheibe 5 sind die beiden kleineren Schubdüsen 3 und3 and 4, which are arranged in a longitudinal plane B, the runs at right angles to the first-mentioned longitudinal plane A. Major components of the nozzle assembly are also one rotatably mounted switching disk 5, a front housing fixed Thrust nozzle transverse wall 6 with a heat protection cladding 6a and a rear thrust nozzle transverse wall 7 fixed to the housing Switching disk 5 are the two smaller thrusters 3 and
4 sowie jeweils die mittig gelegenen Schubdüsenhaisbereiche 8 und 9 der beiden größeren Schubdüsen 1 und 2 vorgesehen. Die vordere Schubdüsenquerwand 6 mit Wärmeschutzverkleidung 6b weist zwei vordere konvergente Schubdüsenbereiche 10 und 11 auf, die mit den Schubdüsenhaisbereichen 8 und 9 korrespondieren. An der hinteren Schubdüsenquerwand 7 sind divergente Schubdüsenbereiche 12 und 13 angesetzt, die ebenfalls mit den Schubdüsenhaisbereichen 8 und 9 korrespondieren. 4 and the centrally located thrust nozzle areas 8 and 9 of the two larger thrust nozzles 1 and 2 are provided. The front thrust nozzle transverse wall 6 with heat protection cladding 6b has two front convergent thrust nozzle areas 10 and 11, those with the thruster shark areas 8 and 9 correspond. On the rear thrust nozzle transverse wall 7, divergent thrust nozzle areas 12 and 13 are attached, which also correspond to the thrust nozzle shark areas 8 and 9.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltstellung "größere Schubdüsen" bilden also der eine konvergente Schubdüsenbereich 10, der eine Schubdüsenhaisbereich 8 und der eine divergenteIn the switch position "larger thrust nozzles" shown in FIG. thus form the one convergent thrust nozzle area 10, the one thrust nozzle shark area 8 and the one divergent one
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Schubdüsenbereich 12 die eine größere Schubdüse 1 und der andere konvergente Schubdüsenbereich 11, der andere Schubdüsenhalsbereich 9 und der andere divergente Schubdüsenbereich 13 die zweite größere Schubdüse 2, durch welche dann während der Startphase die in einer Brennkammer 14 erzeugten Treibgase G strömen.Thrust nozzle area 12 the one larger thrust nozzle 1 and the other convergent nozzle area 11, the other nozzle throat area 9 and the other divergent nozzle area 13 the second larger nozzle 2, through which then During the starting phase, the propellant gases G generated in a combustion chamber 14 flow.
Wird die Schaltscheibe 5 in Pfeilrichtung X am Ende der Startphase des Flugkörpers um 90° geschwenkt, so stellt sich die in Fig. 2 gezeigte Situation dar. Der Gasdurchtritt erfolgt dann durch die kleineren Schubdüsen 3 und 4, die.mit den vorderen konvergenten Schubdüsenbereichen 10 und 11 und mit den hinteren divergenten Schubdüsenbereichen 12 und 13 fluchten.If the switching disk 5 is pivoted through 90 ° in the direction of the arrow X at the end of the launch phase of the missile, then it arises the situation shown in Fig. 2. The gas then passes through the smaller thrust nozzles 3 and 4, die.mit the front convergent nozzle areas 10 and 11 and with the rear divergent nozzle areas 12 and 13 cursing.
Durchgeführt wird diese Umschaltung der Schaltscheibe 5 von einer Schubdüsenverstellvorrichtung 15, die aus einem in der Schaltscheibe 5 vorgesehenen Ringzylinder 16 mit einer Länge 1, die dem Umschaltweg von 90° der Schaltscheibe 5 entspricht, und aus einem gehäusefest zugeordneten, also unbeweglichen, im Ringzylinder 16 befindlichen Stellkolben 17 besteht. Angetrieben wird die Schaltscheibe 5 durch eine pyrotechnische Gaserzeugungseinrichtung, die eine feste Treibladung 18 aufweist, die zum Umschalten der Schaltscheibe 5 gezündet wird. Durch Abbrand der Treibladung 18 wird Druckgas erzeugt, das durch eine Bohrung 19 im Stellkolben 17 in den Ringzylinder 16 strömt und dadurch die Schaltscheibe S in Rotation versetzt.This switching of the switching disk 5 is carried out by a thrust nozzle adjustment device 15, which consists of an annular cylinder 16 provided in the switching disk 5 with a Length 1, which corresponds to the switching path of 90 ° of the switching disk 5, and from an actuating piston 17, which is fixed to the housing and assigned, that is, immovable, and located in the annular cylinder 16 consists. The switching disk 5 is driven by a pyrotechnic one Gas generating device which has a solid propellant charge 18 which is ignited to switch the switching disk 5 will. By burning the propellant charge 18, pressurized gas is generated, which through a bore 19 in the actuating piston 17 into the Ring cylinder 16 flows and thereby the switching disk S is set in rotation.
.1..1.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (5)
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